DE2908197A1

DE2908197A1 - Verfahren und vorrichtung zur gemischregelung fuer gasfeuerungen

Info

Publication number: DE2908197A1
Application number: DE19792908197
Authority: DE
Inventors: Gustav Ing Grad Niedergesaess
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EON Ruhrgas AG
Priority date: 1979-03-02
Filing date: 1979-03-02
Publication date: 1980-09-04
Also published as: EP0015480A3; DE2908197C2; EP0015480A2; EP0015480B1

Description

Ruhrgas Aktiengesellschaft, Essen Z "U Q I Ό t Verfahren und Vorrichtung zur Gemischregelung für Gasfeuerungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gemischregelung von Gas und Verbrennungsluft für Gasfeuerungen mit Vorwärmung der von einem Gebläse dem Brenner zugeführten Verbrennungsluft und einem Wandler für Druck oder Differenzdruck in einen proportionalen Druck zur Durchführung des Verfahrens.

Brenner mit Zufuhr der Verbrennungsluft von einem separaten Luftgebläse werden vorwiegend für Industriefeuerungen eingesetzt. In den meisten Fällen wird die gesamte Verbrennungsluft dem Brenner auf diese Weise zwangsweise zugeführt. Zur wirtschaftlichen Nutzung der Brennstoffenergie ist es notwendig, das optimale Mischungsverhältnis von Gas und Verbrennungsluft über den gesamten Lastbereich des Brenners möglichst konstant zu halten. Wenn die Temperaturen von Gas und Verbrennungsluft konstant sind, kann man mit bekannten Gleichdruckregelsystemen das Mischungsverhältnis Gas/Verbrennungsluft konstant halten.

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um den Brennstoffverbraμch zu verringern, wird bei vielen Gasfeuerungen die Abgaswärme oder in Tunnelofen auch die Speicherwärme des Brenngutes zur Vorwärmung der Verbrennungsluft ausgenutzt, z. B. mit Hilfe von Rekuperatoren. Bei unterschiedlichem X-iärmeangebot für die Rekuperatoren, z. B. bei Anfahr- oder Laständerungsvorgängen, treten bei den bekannten direkten Regelsystemen.durch ' unterschiedliche Verbrennungslufttemperaturen entsprechende Abweichungen vom optimalen Gas/Luft-Verhältnis auf, die sich ungünstig auf Brennstoffverbrauch und Ofenleistung auswirken. Nur mit Hilfe aufwendiger Verhältnisregelsysteme mit Durchflußmessung von Gas und Verbrennungsluft und elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Hilfsenergie zur Regelung des Gas/Luft-Verhältnisses konnte das bisher vermieden werden. Wegen der hohen Kosten für derartige Regler verzichten viele Betreiber von Gasfeuerungen mit Luftvorwärmung auf eine so aufwendige Regelung und nehmen die entstehenden' Nachteile und Energieverluste in Kauf.

3ei Feuerungen, bei denen der Verbrennungsluftdruck erheblich geringer ist als der Gasdruck, ist eine Regelung der Gaszufuhr in Abhängigkeit vom Luftdruck mit einem einfachen Gleichdruckregelsystem nur möglich, wenn der Differenzdruck der Luft an einer Meßdrossel oder der Luftdruck entsprechend verstärkt wird, um als Steuergröße auf den Gasdruckregler wirken zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, mit deren Hilfe das Mischungsverhältnis von Gas und Verbrennungsluft, unabhängig von schwankenden Temperaturen der Verbrennungsluft, in einfacher Weise konstant gehalten werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur Regelung des Mischungsverhältnisses von Gas und Verbrennungsluft auch bei solchen Feuerungen zu schaffen, bei denen der Druck der Verbrennungsluft erheblich niedriger ist als der Gasdruck. Die Vorrichtung zur Durchführung dieser Aufgaben soll kostengünstig herstellbar sein und mit geringen Regelabweichungen arbeiten. Außerdem soll das Übersetzungsverhältnis von Eingangsdruck zu Ausgangsdruck veränderbar sein.

Diese Aufgaben werden durch die in den Ansprüchen 1 bis 4 angegebenen Maßnahmen bzw. Vorrichtungen gelöst.

Die erfindungsgemäßen Verfahren und der Druckwandler zur Durchführung der Verfahren werden nachstehend anhand der Figuren 1 bis-3 erläutert, die schematisch dargestellte Anordnungen zur Durchführung der Verfahren sowie eine beispielsweise Ausführungsform des Druckwandlers zeigen:

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens · · nach Anspruch 1 .

Die vom Gebläse 4 durch die Leitung 8 dem Brenner 5 zugeführte Verbrennungsluft wird im Rekuperator 9 erwärmt. Vor dieser Erwärmungsstelle 9 ist eine Meßdrossel 2, vorzugsweise in Form einer Meßblende oder -düse, in der Verbrennungsluftleitung 8 eingebaut.

ÜSÖ03 6/CK3

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Der an dieser Meßdrossel entstehende Differenzdruck wird über die Leitungen 6 und 7 dem Druckwandler 1 zugeführt. Der Differenzdruck wird im Druckwandler 1 in einen höheren Proportionaldruck ■ umgewandelt, der-über die Leitung 14 als Steuergröße auf den in df Gasleitung 10 angeordneten Gasdruckregler 11 einwirkt. Die Leitung 12 dient zur Zufuhr des Hilfsmittels für den Druckwandler Die Leitung 13 dient zum Abführen des Hilfsmittels, z. B. beim Herunterregeln.

F i g. 2 zeigt eine Anordnung zur Durchführung des. Verfahrens nach Anspruch 2. Statt einer.Meßdrossel ist eine Druckmeßstelle 3 in der Verbrennungsluftleitung 8 vor dem Rekuperator 9 eingebaut. Der Druck der vom Gebläse 4 gelieferten dem Brenner 5 zugeführten Verbrennungsluft wird über die Leitung 6 dem Druckwandler 1 zugeführt. In diesem wird der Druck in einen verstärkten Proportionaldruck umgewandelt, der über die Leitung 14 als Steuergröße _; auf den in der Gasleitung 10 angeordneten Gasdruckregler 11 einwirkt. Die Leitung 12 dient zur ,Zufuhr des Hilfsmittels für den Druckwandler. Die Leitung 13 dient zur Abfuhr des Hilfsmittels.

F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine bespielsweise Ausführungsform des Druckwandlers zur Durchführung der Verfahren 1 und 2.

Im Gehäuse 15 ist die Membran 16 untergebracht. Soll, der von der Meßblende 2 kommende durchflußabhängige Differenzdruck in einen Proportionaldruck als Steuergröße für den Gasdruckregler umgewandelt werden, so wird die Oberseite der Membran 16 über die Leitung 6 und die Öffnung 21 mit dem Plus-Druck und die Unterseite der Membran 16 über die Leitung 7 und die Öffnung 22 mit dem Minus-Druck der Meßblende 2 beaufschlagt. Wird anstatt des Differenzdruckes der Druck in der Verbrennungsluftleitung als Steuergröße verwendet, so wird nur die Oberseite der Membran 16 über die Leitung 6 und die Öffnung 21 mit diesem Druck beaufschla Die Öffnung 22 dient dann als Atmungsöffnung, d. h., an der Unterseite der Membran steht der Druck der Außenluft an.

OPMQlNAL INSPECTED COPY

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Differenzdruck oder Druck werden mit Hilfe der Membran 16 in eine Kraft umgewandelt, welche über den Membranteller 17 eine Veränderung der Stellung des Stellgliedes 18 bewirkt. Die Normalstellung des Stellgliedes wird durch eine" an sich bekannte Korrektur- und Ausgleichsvorrichtung, z. B. die in Figur 3 dargestellte Ausgleichsfeder 19, eingestellt. Die vom Stellglied auf den Kraftschalter 20 übertragene Kraft wird in diesem in eine proportionale Kraft umgewandelt. Es ist vorteilhaft, einen pneuma-. tischen Kraftschalter zu verwenden, da das Hilfsmittel dieses Kraftschalters^Gas oder Luft, direkt aus der Gas- oder Luftleitung entnommen werden kann, also kein fremdes Arbeitsmittel benötigt wird. Die Hauptbauteile des an sich bekannten pneumatischen Kraftschalters sind ein Faltenbalg 23 und eine Alternativsteuerung Das Hilfsmittel wird dem Kraftschalter 20 über die Leitung 12 zugeführt. Im Gleichgewichtszustand werden nur Leckmengen des Hilfsmittels benötigt. Während des Regelvorganges - je nach dem, ob mehr oder weniger Gas am Brenner benötigt wird - wird das Arbeitsmittel entweder gespeichert, oder über die Leitung 13 abgeführt. Das übersetzungsverhältnis des Eingangsdruckes zum Druck, der auf den Gasdruckregler als Steuergröße einwirkt, kann entweder in kleinerem Bereich ca. von 1 : 4 bis 1 : 7 durch

Verschieben des Verstellschiebers 26 auf dem übersetzungshebel geändert werden oder durch Austausch des Kraftschalters 20 gegen einen Kraftschalter mit entsprechendem wirksamen Querschnitt, wenn eine beträchtliche Veränderung des Übersetzungsverhältnisses notwendig ist, z. B. auf 1 : 20.

Durch die vorstehend beschriebenen Möglichkeiten zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses kann dieses in weiten Grenzen variiert werden. Da die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Druckwandlers auf einem Kraftvergleich beruht, ist der Regelbereich groß und und die Regelabweichungen sind wesentlich geringer, als wenn die Funktion durch einen Wegvergleich erfolgt. Außerdem ist der Druckwandler kostengünstig herstellbar.

03QC36/CH32

Leerseite

Claims

Patentans prüche

1. ' Verfahren zur Gemischregelung von Gas und Verbrennungsluft

für Gasfeuerungen mit Vorwärmung der von einem Gebläse dem Brenner zugeführten Verbrennungsluft

dadurch gekennzeichnet,

daß in der Verbrennungsluftleitung (8) vor der Lufterwärmungseinrichtung (9) .eine Drosselstelle (2) , vorzugsweise eine Meßblende oder -düse, angeordnet ist, deren Differenzdruck über Leitungen (6 und 7) auf einen membrangesteuerten Druckwandler (1) übertragen und in diesem in einen höheren Proportionaldruck umgewandelt wird, und daß dieser Proportionaldruck über die Leitung (14) auf einen in der Gasleitung (10) angeordneten Druckregler (11) als Steuergröße einwirkt.

2. Verfahren zur Gemischregelung von Gas und Verbrennungsluft für Gasfeuerungen mit Vorwärmung der von einem Gebläse dem Brenner zugeführten Verbrennungsluft

dadurch gekennzeichnet,

daß in der Verbrennungsluftleitung (8) vor der Lufterwärmungseinrichtung (9) eine Druckentnahmestelle (3) angeordnet ist, deren Druck über eine Leitung (6) auf einen membrangesteuerten Druckwandler (1) übertragen und in diesem in einen höheren Proportionaldruck umgewandelt wird, und daß dieser Proportionaldruck über eine Leitung (14) auf einen in der Gasleitung (10) angeordneten Druckregler (11) als Steuergröße einwirkt.

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3. Wandler für Druck oder Differenzdruck in einen proportionalen Druck zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder

gekennzeichnet durch

eine in einem Gehäuse (15) angeordnete Membran (16), deren Membranteller (17) mit einem Stellglied (18) verbunden ist, dessen Normalstellung durch eine Korrektur- bzw. Ausgleichsvorrichtung (19) , vorzugsweise eine regulierbare Feder, eingestellt wird und einen Kraftschalter (20) mit Faltenbalg (23) und Alternativsteuerung (24), auf den das Stellglied (18) einwirkt,

eine Öffnung (21) im Membrangehäuse (15), durch die der Raum oberhalb der Membran (16) mit einer Drosselstelle (2) oder mit der Druckentnahmestelle (3) in der Verbrennungsluftleitung (8) verbunden wird,

eine Öffnung (22) im Membrangehäuse (15), durch die der Raum unterhalb der Membran (16) mit einer Drosselstelle (2) in der Verbrennungsluftleitung (8) oder mit der Außenluft verbunden wird,

Zu- und Abführleitungen (12, 13) für das Hilfsmittel des Kraftschalters (20) sowie eine Verbindungsleitung (14) zur Übertragung des Proportionaldruckes auf den Gasdruckregler (11)..

4. Wandler für Druck oder Differenzdruck in einen proportionalen Druck nach Anspruch 3

dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen Stellglied (18) und Kraftschalter (20) ein 'Übersetzungshebel (25) mit Verstellschieber (26) zur Änderung des'· Übersetzungsverhältnisses angeordnet ist.

060036/0432